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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Probleme mit Step-Up/Down Wandler TPS61200


Autor: Aike T. (biertrinker)
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Hallo,

ich habe mir bei TI ein paar Muster des TPS61200 besorgt. Nun habe ich 
mir die mühe gemacht und mir eine kleine Platine fürs steckbrett 
gebastelt um damit mal ein bischen experimentieren zu können.
Dieses 10Pin DFN Package mit 3x3 mm ist doch etwas anspruchsvoll, aber 
es ist dann mit dem Bügeleisen doch geglückt.
An sich funktioniert das teil auch, aber der Wirkungsgrad ist ziemlich 
übel, wenn man das so nennen kann.
Wenn ich eine 3V Knopfzelle  anschließe, und eine last mit 20mA, dann 
Messe ich Eingangsseitig ca. 115mA.
Wenn ich eine 1,5V AA Batterie nehme, dann schwankt der Strom meist 
zwischen 60 und 80 mA, und ich erhalte keine Stabile Spannung mehr.

Nun sieht das Datenblatt als Eingangs und Ausgangs-Kondensator jeweils 
10µF Keramik-Kondensatoren vor.
Da ich aber solche bei Reichelt nicht finden konnte habe ich als 
Notlösung erstmal Tantal-Elkos genommen.
Könnte das die Ursache für mein Problem sein?

viele Grüße

Biertrinker

Autor: Ekschperde (Gast)
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Im Datenblatt gibt es zahlreiche Oszillogramme.
Mit denen müsste man mal vergleichen.

Hast Du das PowerPAD auch auf PGND gelegt?

Ich hab mir seinerzeit für die TPS6120x die nötigen 10uF-Keramiken
bei RS-Components bestellt.

Autor: Aike T. (biertrinker)
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Hallo,

leider habe ich kein Oszi, daher wird das mit den Diagrammen wohl nix. 
Leider.
Ich habe gerade nochmal geschaut, laut datenblatt soll man das PowerPad 
mit GND und nicht mit PGND verbinden. So habe ich es auch gemacht.
Habe heute mal ein bischen experimentiert und ein paar 100nF 
Folien-Kondensatoren angelötet statt den Elkos, das hat das Ergebnis 
etwas verbessert. Daher werde ich wohl erstmal irgendwo ein paar 
passende Keramik-Kondensatoren auftreibern.
Leider kosten die bei RS-Components ja doch extrem viel, 9€ für 2 
1206er?
Naja, warscheinlich bestelle ich dann bei gelegenheit bei Farnell.

vielen Dank erstmal

Biertrinker

Autor: Marcus Müller (marcus67)
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Wenn ich mir das Bild von der Schaltung ansehe, fallen mir ein paar 
Dinge ein:

- Normale Tantals sind völlig ungeeignet. Es müssen spezielle Low ESR 
Kondensatoren für Schaltregler sein. - Oder eben keramische Cs.

- Die Leiterbahnen zu den Kondensatoren müssen breit sein - hier 
fliessen erhebliche Ströme.

- Eine Entstördrossel ist für einen Schaltregler völlig ungeeignet und 
sorgt dafür das der Wirkungsgrad miserabel ist.

Gruß, Marcus

Autor: Ekschperde (Gast)
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Ohne Oszi ist das ganz schön mutig.

> Leider kosten die bei RS-Components ja doch extrem viel, 9€ für 2
> 1206er?
Ich kann mich eher an 5 Euro für 50 Stück erinnern.
10uF 6.3V X5R

In meinem Datenblatt steht trotzdem PGND :-)

Bzgl. der Drossel kann ich mich dem Vorposter nur anschliessen.

Autor: Stefan Salewski (Gast)
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>Leider kosten die bei RS-Components ja doch extrem viel, 9€ für 2
>1206er?

38 Cent bei CSD.

Autor: Aike T. (biertrinker)
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Ok, ich gebe mich geschlagen, da steht wirklich PGND ;-)

Das mit den Verpakungseinheiten bei RS hab ich jetzt auch verstanden, 
das geht dann wieder, immerhin keine Versandkosten ;-)
Wäre denn diese Spule hier ok?
http://de.rs-online.com/web/search/searchBrowseAct...

Im Datenblatt wird ja eine "Wurth Elektronik WE-TPC Typ S" genannt.
Die anderen Typen kann ich nicht auftreiben.
Ich habe bisher diesen Typ hier verwendet:
http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=4;GROUP=B511;...
Ich dachte bis gerade, das das die im Datenblatt vorgeschlagene LQH3NP 
wäre, aber die Suche bei Reichelt amputiert da einfach das "P" am Ende.

Ja, das das ohne Oszi mutig ist wird mir auch so langsam Klar, aber ich 
kann als Student momentan halt keinen bezahlen.

viele Grüße

Biertrinker

Autor: Marcus Müller (marcus67)
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Das Thema mit den Drosseln hatten wir hier auch schon zig mal:

Es gibt unterschiedliche Drosseln: Entstördrosseln haben eine sehr 
kleine
Güte, Speicherdrosseln für Schaltregler eine vergleichsweise große. Ihre
Aufgabe ist es, Strom zu speichern.

Wenn Du mal eine vergleichbare Speicherdrossel betrachtest, wirst Du 
sehen,
daß sie ein ca. 8 Mal größeres Volumen hat.
Die werden das sicher nicht machen weil sie so viel Ferrit übrig haben 
:-)

Gruß, Marcus

Autor: Aike T. (biertrinker)
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Ich habe auch noch dieses Model hier mit bestellt gehabt:

http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=2;GROUP=B517;...

nach deiner Erklärung könnte die wohl eher passen?

Dann müsste ich nicht noch die Würth Spule bei RS-Components kaufen. 
Aber vielleicht mache ich das dennoch, sicher ist sicher.

Mit der Größe habe ich mich aber dann auch täuschen lassen, weil die 
LQH3NP, die ich bei Reichelt zu kaufen glaubte auch nur 3x3 mm groß ist.

Autor: Marcus Müller (marcus67)
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Das sieht viel besser aus - das ist auf jeden Fall eine Speicherdrossel.

Du wirst auch sehen, daß sie viel größer ist.

Du mußt auf jeden Fall auch die Leiterbahnen breiter machen. Der gesamte
Bereich Ausgang-Drossel-Kondensator muß schön breit sein, hier fließen
Ströme, die um ein vielfaches größer sein können als der Ausgangsstrom.

Gruß, Marcus

Autor: Aike T. (biertrinker)
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Ja, danke, dann werde ich das Layout nochmal überarbeiten.
Muss ich mal schauen, wie ich die leiterbahnen breiter machen kann, die 
Pins sind ja auch nur 0,2 mm breit, zumindest nahe am Chip ist da also 
nicht so viel platz. Mal sehen, wie ich das machen kann.

vielen Dank auf jeden fall, ich geb mal bescheid, wenn ich die 
Kondensatoren von RS habe und ein neues Layout gemacht hab.

Autor: Aike T. (biertrinker)
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Hallo nochmal,

ich habe jetzt die Kondensatoren bekommen. Auch habe ich jetzt noch ein 
paar verschiedene Speicherdrosseln! hier, da ich leider keine aus dem 
Datenblatt besorgen konnte.
Im alten Layout verbessern die Kondensatoren das Ergebnis schonmal 
deutlich.
Bei 2,9V Eingangsspannung und 20 mA last komme ich jetzt auf 51% 
Wirkungsgrad, das ist schon nah dran am Datenblatt, sinkt die Spannung 
allerdings ab, dann wirds schlimm.

Bevor ich mir jetzt wieder die mühe mache eine Platine zu machen, würde 
ich gern wissen, ob sowohl der Schaltplan, als auch das Board-Layout 
jetzt richtig sind?
Mir kommt das nämlich etwas seltsam vor so wie es ist. GND ist ja so 
nurnoch mit dem Spannungsteiler verbunden.
Kannste du da nochmal draufsehen Marcus?

vielen Dank

Aike

Autor: Aike T. (biertrinker)
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und das Layout

Autor: Ekschperde (Gast)
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Es wird den Kohl vielleicht nicht fett machen,
aber im Datenblatt sind es 2 x 10uF parallel am Ausgang.
(Datenblatt S. 5: C2 = 2 x 10uF)

Ist im Datenblatt aber auch recht widersprüchlich dargestellt.

Autor: Aike T. (biertrinker)
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Stimmt, das habe ich jetzt direkt nachgeholt, von den Dingern hab ich ja 
jetzt 50 Stück ;-)

Autor: Olaf (Gast)
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> Es wird den Kohl vielleicht nicht fett machen,
> aber im Datenblatt sind es 2 x 10uF parallel am Ausgang.

Doch! Die Teile sind ja recht fixe Schalter.

Schaut mal hier:

http://www.criseis.ruhr.de/powerbox/picture1.jpg

Ich verwende zwar den TPS61032, der ist aber wohl aehlich und hab aber 
zusaetzlich zu den zwei Tantal noch einen 10uF Keramik direkt am 
Gehaeuse.

Platinenlayout ist uebrigens das Ah und Oh bei den Dingern:

http://www.criseis.ruhr.de/powerbox/pcb1.jpg

Die ganze untere Platine ist bei mir Masse. Macht man das nicht faellt
jedeweder Radioempfang mit dem einschalten der Wandler aus. .-)

Wie man uebrigens sehen kann habe ich fuer den Boostconverter eine 
offene
Spule verwendet. Es waere aber besser genau wie fuer den Laderegler auf
der linken Seite eine geschlossene Spule zu nehmen.

Olaf

Autor: Olaf (Gast)
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Was mir gerade noch aufgefallen ist...

Was sollen die Einkerbungen in der Masseflaeche links und rechts
neben dem Wandler und an den Kondensatoren?
Willst du damit Platz1 in der ewigen Liste der schlechten HF-Schaltungen 
erreichen? :-P

Und warum ist der Abstand zwischen Spule und Schaltregler so gross?
Brauchst du extra lange Antennen zur guten HF-Abstrahlung auf deiner
Platine?

Olaf

Autor: Aike T. (biertrinker)
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Hallo,

ist es so denn besser? Näher komm ich zumindest mit der großen Spule 
nicht an den Wandler ran, das wird ja so schon verdammt friemellig zu 
löten.
Die Kerben sind halt diese ganz normalen "Thermal Traps" wie Eagle die 
halt produziert.
Wenn ich die abschalte wird es doch arg schwierig das noch ansehnlich zu 
verlöten, was mir aber noch egal wäre. Hauptgrund sind eigentlich die 
Kerben am Konverter, die helfen enorm dabei den richtig auszurichten.

Autor: Olaf (Gast)
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> ist es so denn besser? Näher komm ich zumindest mit der großen Spule

Ja, je kuerzer desto besser. Ob es ausreichend kurz ist wirst du merken.
Immerhin arbeitet der Wandler ja mit 1.5Mhz und schaltet ueber 1A.
Wundert mich uebrigens das der Wandler bei deinem ersten Test nicht
mit einem lauten Knall von der Platine gestartet ist. :-)

> nicht an den Wandler ran, das wird ja so schon verdammt friemellig zu
> löten.

Wieso? Loete die Spule halt als letztes auf.

> Die Kerben sind halt diese ganz normalen "Thermal Traps" wie Eagle die
> halt produziert.

Ich weiss gut zum loeten, aber nicht gut fuer hohe Frequenzen. Du 
koenntest
sogar ueberlegen ob du die scharfen Kanten der Leiterbahnen nicht 
abrunden
solltest. Das sind Sachen die werden nicht unbedingt fuer die Funktion 
wichtig sein, verringern aber EMV Abstrahlung.

> Hauptgrund sind eigentlich die Kerben am Konverter, die helfen enorm
> dabei den richtig auszurichten.

Ich fuerchte deine Bequemlichkeit ist hier der Physik unterzuordnen. :-)

Hast du dich schonmal gefragt warum TI den Boden ihres ICs mit "Thermal 
Pad" bezeichnet? Der braucht da eine gute Waermeableitung in die 
Umgebung.

Haengt natuerlich ein bisschen davon ab wieviel Leistung du letztlich 
entnehmen willst.

Ich wuerde dir uebrigens empfehlen wenn deine Schaltung laeuft die 
Belastung langsam hochzufahren und dabei jedesmal den Wirkungsgrad zu 
messen. TI gibt 90% in ihrem Datenblatt an. Wenn du bei mageren 50%
liegst dann sprengt der sich wirklich von der Platine wenn du die 
Leistung
steigerst.
Und pruef auch mal wie die Ausgangsspannung bei Leerlauf aussieht bevor 
du da was teures anschliesst.

Und halte ab und an mal ein Finger auf Spule und Kondensatoren. .-)

Olaf

Autor: Aike T. (biertrinker)
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Hallo nochmal,

also, ich habe jetzt die neue Version aufgebaut und habe alle Tipps 
befolgt.
Heute muss ich mal genauer durchtesten, auf die schnelle habe ich nur 
folgendes Ergebnis erhalten:

Uin=2,8V, Iin=49mA
Uout=4,73V, Iout=18,3mA

Effizienz ist dann 63,1%

Das sind zwar nicht die 90%, aber wenn ich das Diagramm aus dem DB 
richtig lese, dann ist der Wert korrekt so bei so geringer 
Leistungsaufnahme.

muss dann später mal mit mehr last und unterschiedlichen 
Eingangsspannugnen testen.

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